黃宗志 / 廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司

地鐵車輛段咽喉區(qū)長度分析

黃宗志 / 廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司

本文對地鐵車輛基地標(biāo)準(zhǔn)扇形咽喉區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，以股道間距固定為前提，以縮短咽喉區(qū)線束區(qū)域長度為目標(biāo)，構(gòu)建線型模型，求解咽喉區(qū)線束部分的長度。

地鐵；站場；咽喉區(qū)；線束劃分組合

1.引言

在地鐵車輛基地工程設(shè)計中，咽喉區(qū)受出入段線接入角度、股道規(guī)模、股道間距、道岔號、導(dǎo)曲線半徑等因素影響，其結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，且咽喉區(qū)長度影響地鐵車輛基地的布局。本文著重討論車輛基地的咽喉區(qū)，分析咽喉區(qū)線束區(qū)域長度與線束劃分組合、線間距等的相互關(guān)系。

2.前提與假設(shè)

地鐵車輛基地咽喉區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其長度不僅受選址地塊、咽喉區(qū)走行線接入位置和角度等因素影響，而且受停車規(guī)模、車型、庫內(nèi)檢修設(shè)備、物業(yè)開發(fā)等影響，還受洗車機(jī)、調(diào)機(jī)工程車庫等工藝設(shè)施設(shè)備的布局影響。未來分析股道數(shù)量及線間距對咽喉區(qū)結(jié)構(gòu)的影響，本文從最基本的咽喉區(qū)結(jié)構(gòu)——標(biāo)準(zhǔn)扇形結(jié)構(gòu)入手，忽略洗車機(jī)、調(diào)機(jī)工程車等工藝設(shè)備的布局，著重分析股道數(shù)量和線間距對咽喉區(qū)長度的影響。

地鐵車輛基地平面設(shè)計的關(guān)鍵在于咽喉區(qū)的設(shè)計，根據(jù)咽喉區(qū)的平面結(jié)構(gòu)，每個咽喉區(qū)可以分為咽喉進(jìn)路區(qū)和咽喉線束區(qū)[1]。本文以車輛基地最外側(cè)一組道岔起至交叉渡線后第一組道岔止的范圍為咽喉區(qū)進(jìn)路區(qū)，以交叉渡線后第一組道岔起至平過道外側(cè)路緣止的范圍為咽喉區(qū)線束區(qū)。如圖1所示：

圖1 地鐵車輛基地咽喉區(qū)示意圖

從上圖看出，咽喉進(jìn)路區(qū)結(jié)構(gòu)相對簡單，在道岔間的連接關(guān)系一定的前提下，以安全及技術(shù)連接的要求作為約束條件，以工程及投資要求作為目標(biāo)，建立線性規(guī)劃模型進(jìn)行求解，具體參閱文獻(xiàn)[1]。咽喉線束區(qū)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為便于計算，定義咽喉線束區(qū)內(nèi)與地鐵車輛基地出入線連接的線路為咽喉區(qū)走行線，以每條咽喉區(qū)走行線與平過道交點為坐標(biāo)原點，水平由里往外為X軸正方向，垂直由咽喉區(qū)走行線往最外側(cè)股道方向為Y軸正方向。

3.約束條件

在地鐵車輛基地工程設(shè)計中，以保證列車運(yùn)行安全為前提，合理規(guī)劃每一線束連接的股道數(shù)量，以減少咽喉區(qū)走行線道岔數(shù)量，縮短咽喉區(qū)長度，從而減小地鐵車輛基地用地及工程投資。因此，咽喉區(qū)布局應(yīng)滿足以下約束條件：

3.1 列車出入基地能力要求

地鐵車輛基地是列車的停車場，為滿足地鐵早、晚高峰收發(fā)車要求，需結(jié)合基地停車數(shù)量配備對應(yīng)的出入線（咽喉區(qū)走行線）。

3.1.1 咽喉區(qū)走行線數(shù)量為m，相鄰咽喉區(qū)走行線間的間距為（i=1，2，…，m-1）；

3.1.2 庫房內(nèi)股道數(shù)量為g，咽喉區(qū)走行線道岔數(shù)量為n（i=1， 2，…，g），為第i條咽喉區(qū)走行線上第j個道岔。

3.1.3 咽喉線束區(qū)的線束劃分方式P。

3.2 安全要求

地鐵車輛基地設(shè)計中，為保證咽喉區(qū)作業(yè)安全，相鄰道岔間的最小岔心距離必須滿足鐵路站場設(shè)計規(guī)范要求。文獻(xiàn)[1]給出了相鄰道岔主要的組合形式：

圖2 相鄰道岔組合形式

并對鐵路站場設(shè)計規(guī)范未規(guī)定最小岔心距離的組合形式（f）、（g）進(jìn)行分析，得出7種組合形式均滿足：

3.3 技術(shù)連接要求

咽喉線束區(qū)道岔連接除了滿足安全要求外，還需滿足技術(shù)連接要求。文獻(xiàn)[1]中指出咽喉區(qū)的技術(shù)連接要求為咽喉區(qū)各岔心距離應(yīng)滿足以某一道岔為起點，沿任何計算路徑推算出的起點道岔的坐標(biāo)都應(yīng)相同，并引入回路概念，確定滿足技術(shù)連接要求的任意回路應(yīng)滿足基本邊的長度等于基對邊的長度與左右段邊增量之和，如下所示：

具體計算參閱文獻(xiàn)[1]，本文不再詳述。

3.4 線束劃分組合P

相同規(guī)模的地鐵車輛基地，由于咽喉區(qū)線束劃分的不同，導(dǎo)致咽喉區(qū)線束區(qū)結(jié)構(gòu)的不盡相同，咽喉線束區(qū)長度也存在較大差別。

以股道規(guī)模為24的地鐵車輛基地為例，假設(shè)其股道間距均為d，道岔角度為，咽喉線束區(qū)線間距為，倒角曲線半徑為R，線束劃分組合分別為、。

圖3 咽喉線束區(qū)連接形式比較圖

以股道間距固定為前提，對一定股道規(guī)模的咽喉區(qū)線束區(qū)進(jìn)行比較，得出咽喉線束區(qū)較短的線束劃分組合，如下表所示：

表1 線束劃分組合表

注：括號內(nèi)為與咽喉走行線直接相連的股道。

分析表中股道數(shù)量增加與線束劃分組合的關(guān)系，可得出咽喉區(qū)走行線每一組道岔連接的最大股道數(shù)量。以咽喉區(qū)走行線第一組道岔連接的最大股道數(shù)c為基礎(chǔ)，得出由里往外道岔連接最大股道數(shù)量公式：

根據(jù)（2）式可確定不同規(guī)模下咽喉區(qū)走行線的道岔數(shù)量n。

4.模型的建立

綜上分析，根據(jù)地鐵車輛基地股道規(guī)模N確定咽喉線束區(qū)道岔數(shù)量n，以安全及技術(shù)連接為約束條件，以咽喉線束區(qū)最短距離為目標(biāo)，建立線型規(guī)劃模型，用以求解咽喉線束區(qū)長度。

5.進(jìn)一步討論

本文提出的模型（3）僅是地鐵車輛基地標(biāo)準(zhǔn)扇形咽喉區(qū)結(jié)構(gòu)中咽喉線束區(qū)長度的計算模型，而在實際的工程設(shè)計中，由于受用地條件、地鐵車輛基地布局形式等影響，咽喉區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，計算模型也復(fù)雜得多。另外，本文提出的線束劃分組合是以股道間距固定為前提，實際工程中，由于股道功能的差別、上蓋物業(yè)開發(fā)等的要求，股道間距不可能完全相同，線束劃分組合也會根據(jù)實際情況靈活變化。最后，模型（3）中咽喉線束區(qū)內(nèi)股道間距受線束劃分組合影響，其計算方法還需要繼續(xù)研究。

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